考虑风速和负荷变化场景的风电机组下垂控制设计
发布时间：2020-12-27 11:02
由于湍流风速与负荷变化的影响,风电机组参与电网一次调频过程存在自身动态稳定与支撑电网频率两者难以平衡的问题。为此,针对额定以下低风速场景,该文分析了不同风速、不同负荷扰动对一次调频下垂系数设定的影响,并结合不依赖模型的Q学习,设计了一种改进下垂控制,根据平均风速和初始频率变化率反映出的场景变化调整下垂系数。该策略通过Q学习离线寻优与模糊在线控制结合的设计方法,实现不同场景的变下垂控制。最后,利用电力系统动模实验平台,实现改进控制策略,并比较不同风速和负荷场景下的调频效果,验证该文方法的有效性。结果表明,该方法提高了风机在不同风速以及负荷变化场景下一次调频的适应能力。
【文章来源】：南京理工大学学报. 2020年05期 北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
最大频率偏差收敛过程
为验证改进下垂控制在不同场景的有效性,在实验平台上设置如下两种实验场景:平均风速7 m/s湍流风和负荷功率突增量0.20 p.u.的场景A、平均风速10 m/s湍流风和负荷功率突增量0.04 p.u.的场景B。其中两种场景的实验时长为200 s,在100 s时发生负荷事件,两场景湍流风速如图11所示。场景A中,分别对比在该场景下的最优下垂控制(Kdf=0.22)、在场景B下的最优下垂控制(Kdf=0.46)以及本文设计的改进下垂控制(Kdf=0.23),电网频率、风机转速以及风机输出功率如图12所示。由图12可知,该场景下最优下垂控制与本文设计的控制策略在调频效果与风机转速上相差不大,但由于场景A湍流风速较低、负荷突增量较大,若使用场景B的最优下垂控制则因下垂系数过大,风机动能过度释放而导致风机失稳退出运行。由此表明场景B的最优下垂控制并不适用于场景A,但本文改进控制方法在场景A中可以取得良好的调频效果。
场景A中,分别对比在该场景下的最优下垂控制(Kdf=0.22)、在场景B下的最优下垂控制(Kdf=0.46)以及本文设计的改进下垂控制(Kdf=0.23),电网频率、风机转速以及风机输出功率如图12所示。由图12可知,该场景下最优下垂控制与本文设计的控制策略在调频效果与风机转速上相差不大,但由于场景A湍流风速较低、负荷突增量较大,若使用场景B的最优下垂控制则因下垂系数过大,风机动能过度释放而导致风机失稳退出运行。由此表明场景B的最优下垂控制并不适用于场景A,但本文改进控制方法在场景A中可以取得良好的调频效果。在场景B中,分别对比在该场景下的最优下垂控制(Kdf=0.46)、在场景A下的最优下垂控制(Kdf=0.22)以及本文设计的改进下垂控制(Kdf=0.46,取得最优下垂系数),电网频率、风机转速以及风机输出功率如图13所示。由图13可知,该场景下的最优下垂控制与改进下垂控制结果重合,但较场景A的最优下垂控制调频效果好。由此表明在场景B湍流风速较大、负荷突增量较少情况下,场景A的最优下垂控制并未对电网频率充分支撑,调频效果一般,但本文所提控制方法调频效果较好,适用于场景B。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高渗透率风电并网下的电力系统调频技术综述[J]. 张峰,孟高军,孙玉坤,刘海涛,李建林. 电气应用. 2019(09)
[2]新趋势 新挑战 新机遇——关于我国风电未来发展的几点思考[J]. 秦海岩. 风能. 2018(03)
[3]State-of-the-art review on frequency response of wind power plants in power systems[J]. Ziping WU,Wenzhong GAO,Tianqi GAO,Weihang YAN,Huaguang ZHANG,Shijie YAN,Xiao WANG. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy. 2018(01)
[4]基于可变下垂线的变速风电机组参与微网频率调节控制[J]. 由蕤,柴建云,孙旭东. 中国电机工程学报. 2016(24)
[5]基于双馈风电机组的变下垂系数控制策略[J]. 潘文霞,全锐,王飞. 电力系统自动化. 2015(11)
[6]参与系统调频的风电机组控制策略研究综述[J]. 严干贵,张菁,高扬,张佳薇,刘奇骜,曲锐. 广东电力. 2015(04)
[7]大规模风电参与系统频率调整的技术展望[J]. 刘巨,姚伟,文劲宇,黄莹,刘源,马蕊. 电网技术. 2014(03)
[8]一种基于收缩跟踪区间的改进最大功率点跟踪控制[J]. 殷明慧,张小莲,叶星,邹云. 中国电机工程学报. 2012(27)
[9]变速恒频无刷双馈风电机组的并网研究[J]. 王琦,陈小虎,纪延超,姜宁秋. 南京理工大学学报(自然科学版). 2008(05)
[10]强化学习研究综述[J]. 高阳,陈世福,陆鑫. 自动化学报. 2004(01)
硕士论文
[1]基于风力机模拟器的风机机械动态模拟的准确性分析与改进[D]. 徐洋超.南京理工大学 2017
本文编号：2941628
【文章来源】：南京理工大学学报. 2020年05期 北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
最大频率偏差收敛过程
为验证改进下垂控制在不同场景的有效性,在实验平台上设置如下两种实验场景:平均风速7 m/s湍流风和负荷功率突增量0.20 p.u.的场景A、平均风速10 m/s湍流风和负荷功率突增量0.04 p.u.的场景B。其中两种场景的实验时长为200 s,在100 s时发生负荷事件,两场景湍流风速如图11所示。场景A中,分别对比在该场景下的最优下垂控制(Kdf=0.22)、在场景B下的最优下垂控制(Kdf=0.46)以及本文设计的改进下垂控制(Kdf=0.23),电网频率、风机转速以及风机输出功率如图12所示。由图12可知,该场景下最优下垂控制与本文设计的控制策略在调频效果与风机转速上相差不大,但由于场景A湍流风速较低、负荷突增量较大,若使用场景B的最优下垂控制则因下垂系数过大,风机动能过度释放而导致风机失稳退出运行。由此表明场景B的最优下垂控制并不适用于场景A,但本文改进控制方法在场景A中可以取得良好的调频效果。
场景A中,分别对比在该场景下的最优下垂控制(Kdf=0.22)、在场景B下的最优下垂控制(Kdf=0.46)以及本文设计的改进下垂控制(Kdf=0.23),电网频率、风机转速以及风机输出功率如图12所示。由图12可知,该场景下最优下垂控制与本文设计的控制策略在调频效果与风机转速上相差不大,但由于场景A湍流风速较低、负荷突增量较大,若使用场景B的最优下垂控制则因下垂系数过大,风机动能过度释放而导致风机失稳退出运行。由此表明场景B的最优下垂控制并不适用于场景A,但本文改进控制方法在场景A中可以取得良好的调频效果。在场景B中,分别对比在该场景下的最优下垂控制(Kdf=0.46)、在场景A下的最优下垂控制(Kdf=0.22)以及本文设计的改进下垂控制(Kdf=0.46,取得最优下垂系数),电网频率、风机转速以及风机输出功率如图13所示。由图13可知,该场景下的最优下垂控制与改进下垂控制结果重合,但较场景A的最优下垂控制调频效果好。由此表明在场景B湍流风速较大、负荷突增量较少情况下,场景A的最优下垂控制并未对电网频率充分支撑,调频效果一般,但本文所提控制方法调频效果较好,适用于场景B。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高渗透率风电并网下的电力系统调频技术综述[J]. 张峰,孟高军,孙玉坤,刘海涛,李建林. 电气应用. 2019(09)
[2]新趋势 新挑战 新机遇——关于我国风电未来发展的几点思考[J]. 秦海岩. 风能. 2018(03)
[3]State-of-the-art review on frequency response of wind power plants in power systems[J]. Ziping WU,Wenzhong GAO,Tianqi GAO,Weihang YAN,Huaguang ZHANG,Shijie YAN,Xiao WANG. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy. 2018(01)
[4]基于可变下垂线的变速风电机组参与微网频率调节控制[J]. 由蕤,柴建云,孙旭东. 中国电机工程学报. 2016(24)
[5]基于双馈风电机组的变下垂系数控制策略[J]. 潘文霞,全锐,王飞. 电力系统自动化. 2015(11)
[6]参与系统调频的风电机组控制策略研究综述[J]. 严干贵,张菁,高扬,张佳薇,刘奇骜,曲锐. 广东电力. 2015(04)
[7]大规模风电参与系统频率调整的技术展望[J]. 刘巨,姚伟,文劲宇,黄莹,刘源,马蕊. 电网技术. 2014(03)
[8]一种基于收缩跟踪区间的改进最大功率点跟踪控制[J]. 殷明慧,张小莲,叶星,邹云. 中国电机工程学报. 2012(27)
[9]变速恒频无刷双馈风电机组的并网研究[J]. 王琦,陈小虎,纪延超,姜宁秋. 南京理工大学学报(自然科学版). 2008(05)
[10]强化学习研究综述[J]. 高阳,陈世福,陆鑫. 自动化学报. 2004(01)
硕士论文
[1]基于风力机模拟器的风机机械动态模拟的准确性分析与改进[D]. 徐洋超.南京理工大学 2017
本文编号：2941628
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/2941628.html
教材专著
